小型音樂(lè)噴泉模型-畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、目 錄 1. 緒 論11.1 課題背景11.2 音樂(lè)噴泉的發(fā)展和現(xiàn)狀11.3 音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)框架22. 上位機(jī)通訊與顯示42.1 概述42.2 串口通訊42.3 監(jiān)控水泵運(yùn)行62.4 FFT93. 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集和傳輸133.1 概述133.2 對(duì)音樂(lè)信號(hào)的采樣與數(shù)據(jù)傳輸133.3 下位機(jī)采樣數(shù)據(jù)圖144. 基于nRF24L01無(wú)線傳輸子系統(tǒng)164.1 nRF24L01模塊硬件設(shè)計(jì)164.2 nRF24L01模塊軟件設(shè)計(jì)175. 水泵控制系統(tǒng)215.1 水泵的選定215.2 水泵控制原理圖的設(shè)計(jì)215.3 水泵控制系統(tǒng)的實(shí)物圖236. 功放246.1 功放電路設(shè)計(jì)246.2 喇叭保護(hù)板電路設(shè)

2、計(jì)246.3 功放PCB257. 太陽(yáng)能子系統(tǒng)267.1 太陽(yáng)能電池267.2 太陽(yáng)能控制器26參考文獻(xiàn)29致 謝30附錄311. 緒 論1.1 課題背景隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高,城市環(huán)境建設(shè)日益為人們所重視。噴泉作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景,不斷的出現(xiàn)在城市的廣場(chǎng)、公園及其它公共場(chǎng)所，早些的噴泉都是固定不可調(diào)的，顯得有些單調(diào)，隨著科技的發(fā)展音樂(lè)噴泉也進(jìn)入了我們的城市。音樂(lè)噴泉是現(xiàn)代科技與藝術(shù)的綜合，音樂(lè)噴泉將噴水圖形、彩色燈光及音樂(lè)旋律構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，隨著樂(lè)曲旋律和節(jié)奏的變化，各種不同的噴水花形相應(yīng)的配合變換，在五彩絢麗的變幻燈光照耀下，構(gòu)成一幅幅奇妙無(wú)比的景觀、

3、令人賞心悅目，嘆為觀止，在視聽(tīng)上獲得極大的享受。1.2 音樂(lè)噴泉的發(fā)展和現(xiàn)狀 音樂(lè)噴泉是高科技與自然的完美結(jié)合，充分體驗(yàn)了人們的智慧。世界各地的音樂(lè)噴泉體現(xiàn)美的方式也是不盡相同的。新加坡圣淘沙旅游區(qū)的音樂(lè)噴泉的設(shè)計(jì)與效果也是值得參考的，它布置在一個(gè)空曠而略有坡度的空間，面積很大，與圣淘沙車站前的長(zhǎng)形噴水池共同組成為一個(gè)長(zhǎng)達(dá)數(shù)百名的綜合系列噴泉，音樂(lè)噴泉位于系列噴泉的頂端。舞臺(tái)為一假山堆疊的西洋式半圓柱廊組成，共分3層。白天，假山瀑布及兩側(cè)的噴泉群與3層水池形成一處動(dòng)靜結(jié)合的較為文雅悠揚(yáng)的水景園，入夜則有五光十色，優(yōu)美動(dòng)聽(tīng)的噴泉景觀，整個(gè)舞臺(tái)區(qū)域東西面闊近百米，南北深度約為40m,成為目前亞洲最

4、大的音樂(lè)噴泉之一。表現(xiàn)出壯闊。絢麗的水景之美。臺(tái)灣臺(tái)中的亞哥花園，有一個(gè)專為音樂(lè)噴泉表演的水舞劇場(chǎng)，以氣勢(shì)磅礴的蒼穹為天幕，舞臺(tái)建筑為意大利羅馬式柱廊構(gòu)成，圓形，用噴泉環(huán)繞，有600個(gè)噴頭，配合著135種變化的燈光，組合成一種載歌載舞的美妙舞姿，水舞時(shí)，其形色聲光的變化，令人目不暇接，嘆為觀止。以上幾處音樂(lè)噴泉從建筑形勢(shì)、音樂(lè)曲調(diào)及水舞表演的角度展現(xiàn)了音樂(lè)噴泉的美麗姿態(tài)，但是都屬于大型的音樂(lè)噴泉，其控制系統(tǒng)也多采用PLC邏輯編程控制，造價(jià)高，流量需求大，一般為專門的定量設(shè)計(jì)。即使這樣，國(guó)內(nèi)外的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)均以達(dá)到成熟的水平，而且還有專門的生產(chǎn)設(shè)計(jì)廠家，提供設(shè)計(jì)、噴泉設(shè)備及安裝等服務(wù)。目

5、前，國(guó)內(nèi)的音樂(lè)噴泉逐漸向智能化、分散化、綜合化、多樣化的方向發(fā)展，于是對(duì)噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。1.3 音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)框架本系統(tǒng)的總體思路是：音樂(lè)信號(hào)一路通過(guò)功放后播放，另一路則通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行采樣，得到的時(shí)域數(shù)據(jù)傳送給VS2012編寫的上位機(jī)，上位機(jī)對(duì)音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行FFT變換得到頻域信號(hào)并分析得到控制信號(hào)，通過(guò)nRF24l01無(wú)線傳輸給水泵控制子系統(tǒng)，控制水柱的高度。其中水泵控制模塊電源是由太陽(yáng)能供電。圖1-1音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)所以在次太陽(yáng)能音樂(lè)噴泉系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)，功放子系統(tǒng)，無(wú)線傳輸子系統(tǒng)，水泵控制子系統(tǒng)，上位機(jī)，下位機(jī)。該音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的總體

6、結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。以下對(duì)這幾個(gè)部分進(jìn)行簡(jiǎn)明的講解：太陽(yáng)能供電子系統(tǒng)：由電壓能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池和DC/DC部分組成。功放子系統(tǒng)：由NE5532+LM1875組成的功放，NE5532作為前級(jí)，LM1875作為后級(jí)。無(wú)線傳輸子系統(tǒng)：這里采用的是NRF24l01來(lái)進(jìn)行無(wú)線傳輸，一對(duì)多的傳輸類型，這里的“一”是PC的下位機(jī)，PC傳送來(lái)控制信號(hào)，通過(guò)NRF24l01傳輸數(shù)據(jù)?！岸唷笔墙邮艿腘RF24l01，接受到數(shù)據(jù)后，傳送給52單片機(jī)，52單片機(jī)根據(jù)控制信號(hào)來(lái)控制DC/DC輸出的電壓的大小，從而控制了水泵的高度。水泵控制系統(tǒng)：由52單片機(jī)、DA芯片TLC5615、BUCK電路組成。52單片

7、機(jī)讀取到了傳輸?shù)降目刂菩盘?hào)之后，通過(guò)控制TLC5615得到一個(gè)基準(zhǔn)電壓，BUCK電路根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)電壓來(lái)決定直流水泵的電壓。上位機(jī)：用VS2012編寫的上位機(jī)，上位機(jī)得到下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后將結(jié)果傳送回下位機(jī)。其中通訊方式采用串口通訊。下位機(jī)：由52單片機(jī)和AD芯片TLC083組成。1s內(nèi)進(jìn)行三次總采樣（一次總采樣是64次AD轉(zhuǎn)換），將得到的數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，然后接受上位機(jī)傳送回來(lái)的數(shù)據(jù)。2. 上位機(jī)通訊與顯示2.1 概述Microsoft Visual Studio 2012 Ultimate (vs2012)是一個(gè)最先進(jìn)的開(kāi)發(fā)解決方案，它使各種規(guī)模的團(tuán)隊(duì)能夠設(shè)計(jì)和創(chuàng)建出

8、使用戶滿意的應(yīng)用程序。在Visual Studio 2012旗艦版(下面稱VS2012)中，使用靈活敏捷的規(guī)劃工具并根據(jù)自身進(jìn)度實(shí)現(xiàn)增量開(kāi)發(fā)技術(shù)和敏捷方法；使用高級(jí)建模、發(fā)現(xiàn)和體系結(jié)構(gòu)工具，描述系統(tǒng)并幫助確保體系結(jié)構(gòu)構(gòu)想；使開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)和運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)能夠較好地協(xié)作；通過(guò)從部署的軟件生成可對(duì)其采取措施的Bug 來(lái)改進(jìn)質(zhì)量和減少解決時(shí)間，使運(yùn)營(yíng)人員高效協(xié)作，為開(kāi)發(fā)人員能夠深入了解生產(chǎn)問(wèn)題提供數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)而言之，它可以創(chuàng)建創(chuàng)新的高質(zhì)量解決方案并降低開(kāi)發(fā)成本。本系統(tǒng)采用VS2012來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)的功能有：與下位機(jī)的通訊，F(xiàn)FT變換，監(jiān)控水泵運(yùn)行狀態(tài)。2.2 串口通訊特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)

9、雙向通信，從而大大降低了成本。并且52單片機(jī)中自帶異步串口，VS2012中也有控制串口的控件SerialPort。所以我選用串口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊。2.2.1單片機(jī)中的串口52單片機(jī)中雖然自帶了異步串口但是，與計(jì)算機(jī)中的串口電平不同，所以需要一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片，這里選用MAX232，電路連接如圖3-2-1所示。MAX232是一個(gè)電荷泵器件，它采用開(kāi)關(guān)電容技術(shù)將5V電壓升壓和獲取負(fù)電壓，圖2-1中C13,C14,C15,C18就是升壓和負(fù)壓用的電容。不同的版本有不同的電容取值，有些是0.1uF,有些是1uF,還有些是10uF。通常我們采用1uF就可以正常工作了。如果采用0.1uF驅(qū)動(dòng)會(huì)弱

10、點(diǎn)，不能驅(qū)動(dòng)尤其是波特率較高的場(chǎng)合。在本設(shè)計(jì)中采用1uF的電容。在本次設(shè)計(jì)中采用的波特率是9600bps，晶振頻率是11.0592MHz。工作在方式1，由公式：波特率=定時(shí)器1的溢出率/32可以推算出應(yīng)該設(shè)置定時(shí)器1的值為：TH1 =FDH。圖2-1 MAX232電平轉(zhuǎn)換電路2.2.2 VS2012中的串口在VS2012中.NET Framework 2.0 類庫(kù)包含了 SerialPort類,方便地實(shí)現(xiàn)了所需要串口通訊的多種功能， 可以實(shí)現(xiàn)以 SerialPort 類為核心的串口通訊，關(guān)于設(shè)計(jì)和方法。使用SerialPort方法很簡(jiǎn)單，只需要簡(jiǎn)單的配置屬性，然后就可以讀取和發(fā)送數(shù)據(jù)了。下面介

11、紹SerialPort一些簡(jiǎn)單的配置和使用方法：使用 SerialPort 設(shè)置串口屬性：.PortName  串口名稱，COM1, COM2等。.BaudRate 波特率，也就是串口通訊的速度，進(jìn)行串口通訊的雙方其波特率需要相同，如果用PC連接其他非PC系統(tǒng)，一般地，波特率由非PC系統(tǒng)決定。.Parity  奇偶校驗(yàn)位?？梢赃x取枚舉Parity中的值.DataBits  數(shù)據(jù)位數(shù).StopBits  停止位數(shù)，可以選取枚舉StopBits中的值.Handshake 握手方式，也就是數(shù)據(jù)流控

12、制方式，可以選取枚舉Handshake中的值打開(kāi)與關(guān)閉串口在創(chuàng)建一個(gè)SerialPort 對(duì)象，設(shè)置串口屬性后，可以通過(guò) Open()方法打開(kāi)串口。數(shù)據(jù)讀寫完成后，可以通過(guò)Close()方法關(guān)閉串口。讀寫字節(jié)或字符數(shù)據(jù)對(duì)于字節(jié)或字符數(shù)據(jù)，用Read()方法來(lái)讀數(shù)據(jù)，該方法需要一個(gè)字節(jié)或字符數(shù)組作為參數(shù)來(lái)保存讀取的數(shù)據(jù)，結(jié)果返回實(shí)際讀取的字節(jié)或字符數(shù)。寫數(shù)據(jù)使用Write()方法，該方法可以將字節(jié)數(shù)組、字符數(shù)據(jù)或字符串發(fā)送給另一方。如果通訊雙方交換的數(shù)據(jù)位字節(jié)流數(shù)據(jù)，要構(gòu)建一個(gè)使用的串口通訊程序，那么雙方應(yīng)該定義數(shù)據(jù)楨格式。通常數(shù)據(jù)楨由楨頭和楨尾來(lái)

13、界定。發(fā)送數(shù)據(jù)比較簡(jiǎn)單，只需要用Write()方法將構(gòu)造好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去即可。接收數(shù)據(jù)則比較復(fù)雜，通訊是以字節(jié)流的形式到達(dá)的，通過(guò)調(diào)用一次Read()方法并不能確保所讀取的數(shù)據(jù)就是完整一楨。因此需要將每次讀取的數(shù)據(jù)整合在一起，對(duì)整合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照定義的楨格式，通過(guò)楨頭和楨尾，將楨信息從字節(jié)流中抽取出來(lái)，這樣才能獲取有意義的信息。除了利用Read()方法來(lái)讀數(shù)據(jù)，還可以使用ReadExisting()方法來(lái)讀取數(shù)據(jù)。該方法讀取當(dāng)前所能讀到的數(shù)據(jù)，以字符串的形式返回。事件SerialPort 提供了DataReceived事件。當(dāng)有數(shù)據(jù)進(jìn)入時(shí)，該事件被觸發(fā)。該事件的

14、觸發(fā)由操作系統(tǒng)決定，當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，該事件在輔助線程中被觸發(fā)。輔助線程的優(yōu)先級(jí)比較低，因此并不能確保每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，該事件都被觸發(fā)。在使用該事件接收數(shù)據(jù)時(shí)，最好對(duì)定義通訊協(xié)議格式，添加楨頭和楨尾。在DataReceived事件中接收數(shù)據(jù)時(shí)，把數(shù)據(jù)放在數(shù)組中或字符串中緩沖起來(lái)，當(dāng)接收的包含楨頭和楨尾的完整數(shù)據(jù)時(shí)，在進(jìn)行處理。2.3 監(jiān)控水泵運(yùn)行2.3.1概述在音樂(lè)噴泉的運(yùn)行時(shí)，在上位機(jī)上要反映出各個(gè)無(wú)線連接狀態(tài)是否連接，當(dāng)有故障發(fā)生的時(shí)候可以很方便的指導(dǎo)哪條通訊線路損壞，方便維修。攝像頭監(jiān)控水泵系統(tǒng)是否正常，以及監(jiān)控是否有人進(jìn)行惡意破壞等等。接下來(lái)與3.3.3章會(huì)對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行介紹。2.

15、3.2無(wú)線通道連接監(jiān)控在無(wú)線控制子系統(tǒng)中運(yùn)用的是nRF24l01模塊，而nRF24l01有硬件CRC校驗(yàn)，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)失敗時(shí)，發(fā)送方向單片機(jī)請(qǐng)求中斷并且重發(fā)溢出標(biāo)志位置位；相反如果發(fā)送數(shù)據(jù)成功時(shí)，發(fā)送方向單片機(jī)請(qǐng)求中斷并且發(fā)送成功標(biāo)志位置位。所以我們可以在下位機(jī)中斷里面判斷是否發(fā)送成功，然后傳送數(shù)據(jù)給上位機(jī)。其中發(fā)送成功或則失敗的中斷引腳為P3.2,即采用的為外部中斷0。程序框圖如2-2所示:圖2-2 無(wú)線連接檢測(cè)程序框圖2.3.3攝像頭監(jiān)控DirectShow兼?zhèn)渑c底層的硬件設(shè)備和與高層的應(yīng)用程序打交道的能力。如圖2-3 所示，虛線以下是Ring0 特權(quán)級(jí)層的硬件設(shè)備，其中包括WDM 視頻采集

16、卡（WDM Capture Devices）、VFW 視頻采集卡（LegacyVFW Capture Devices）、MPEG2 硬解碼卡（Hardware MPEG2Decoders）、聲卡（Sound Card）以及顯卡（Video GraphicsCard）等等。DirectShow 對(duì)這些硬件設(shè)備提供了強(qiáng)有力的支持，并在Ring3（圖1 虛線以上）應(yīng)用層上提供統(tǒng)一規(guī)范的COM接口，這就將底層硬件設(shè)備與高層應(yīng)用程序隔開(kāi)，從而很方便地編程實(shí)現(xiàn)從設(shè)備獲取多媒體數(shù)據(jù)或利用設(shè)備回放多媒體數(shù)據(jù)，而不必考慮具體的硬件特性。圖 2-3 DirectShow 系統(tǒng)構(gòu)架其中DirectShow 主要CO

17、M 接口有：DirectShow 是建立在組件對(duì)象模型（COM）的基礎(chǔ)之上的，有很多COM 接口，下面列舉一些重要的COM 接口：（1）IGraphBuilder 接口：構(gòu)建過(guò)濾器管理的接口，立和管理一系列的過(guò)濾器；（2）IMediaControl 接口：控制多媒體流在過(guò)濾器圖中的流動(dòng)，如流的啟動(dòng)和停止；（3）IMediaEvent 接口：捕獲多媒體流回放中的事件；（4）IVideoWindow 接口：控制視頻窗口的屬性；（5）IMediaSeeking 接口：用于媒體流的定位；（6）IBaseFilter 接口：可定義一個(gè)具體的過(guò)濾器指針；（7）IPin 接口：管理兩個(gè)過(guò)濾器間的針腳，從而連

18、接過(guò)濾器。在VS2012中提供了關(guān)于DirectShow的例子，可以根據(jù)例子的進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。下面是系統(tǒng)的整體框圖如2-4所示：USB視頻采集計(jì)算機(jī)WDM驅(qū)動(dòng)程序基于DirectShow的應(yīng)用程序圖2-4系統(tǒng)的整體框圖2.3.4實(shí)際監(jiān)控界面如圖2-5為上位機(jī)監(jiān)控界面。在上位機(jī)界面中，左下角紅色代表通道沒(méi)有連接成功，綠色代表連接成功。我只做了三個(gè)下位機(jī)，第1,2,4通道，在上位機(jī)中正好顯示的1,2,4通道連接正常。上位機(jī)中間是采用筆記本攝像頭來(lái)監(jiān)控的畫面，由于我只是做了音樂(lè)噴泉的模型實(shí)物，所以我以三個(gè)水泵控制模塊作為背景。圖2-5 監(jiān)控界面2.4 FFT2.4.1 FFT簡(jiǎn)介FFT（Fast Fo

19、urier Transformation），即為快速傅氏變換，是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對(duì)離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。它對(duì)傅氏變換的理論并沒(méi)有新的，發(fā)現(xiàn)，但是對(duì)于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者說(shuō)數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用離散傅立葉變換，可以說(shuō)是進(jìn)了一大步。2.4.2基-2 FFT算法原理按時(shí)間抽?。―IT）的基-2FFT算法，又稱為庫(kù)利-圖基算法，它是很多離散傅立葉變換快速算法之一。設(shè)序列x(n)長(zhǎng)度N=2,L為正整數(shù)（若不滿足該條件，則在序列后面加上若干個(gè)零值以達(dá)到這個(gè)條件）。按n的奇偶把x(n)分解為兩個(gè)N/2點(diǎn)的子序列(即大點(diǎn)數(shù)DFT化成小點(diǎn)數(shù)DFT，通過(guò)子序列

20、的DFT實(shí)現(xiàn)計(jì)算整個(gè)序列的DFT。 (2-1)則，序列x(n)的N點(diǎn)DFT為：X(k)=DFTx(n)= = = (2-2)利用系數(shù)的可越性質(zhì)=，上式可以表示為X(k)=X(k)+W (2-3)k=0,1,2,3,N-1其中需要注意的是X(k)與X(k)分別是x(r)及x(r)的N/2點(diǎn)的DFT，周期為N/2，所以由（3-3）僅可以得到N點(diǎn)序列X(k)的前N/2點(diǎn)，X(k)的后N/2點(diǎn)為X(k+N/2)=X(k+N/2)+W(k+N/2)由X(k)與X(k)的周期性及可得X(k+N/2)= X(k)- WX(k) (2-4)綜合上面的結(jié)果，x(n)的N點(diǎn)DFT可以由x(n)奇偶子序列x(r),

21、x(r)的N/2點(diǎn)的DFT表示，即 (2-5)至此，N點(diǎn)DFT到N/2點(diǎn)DFT的轉(zhuǎn)換完成了。式(2-5)的運(yùn)算關(guān)系可以用一個(gè)流程圖來(lái)描述，用圖2-6所示。圖2-6 蝶形運(yùn)算流程圖2.4.3編程思想及程序框圖在一般情況下，進(jìn)行FFT運(yùn)算的序列至少都有幾百點(diǎn)的長(zhǎng)度，因此需要編制FFT算法程序以便能夠利用計(jì)算機(jī)來(lái)快速進(jìn)行計(jì)算。輸入倒位序，輸出順序的DIT-FFT的編程思想， N必須等于2的正整數(shù)冪，F(xiàn)FT的計(jì)算程序可以分為兩部分：一部分是倒序重排，另一部分是用三層嵌套的循環(huán)來(lái)完成M=log2N次迭代。倒序重排：由于正序中數(shù)的遞增量為1，這主要是由于下一個(gè)數(shù)都是前一個(gè)數(shù)從最右邊加入一個(gè)1；倒序時(shí)，每個(gè)

22、數(shù)都是前一個(gè)數(shù)的最左邊加1，進(jìn)位是向前進(jìn)位，一個(gè)正序?qū)?yīng)著一個(gè)倒序。因此可以根據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行倒序的計(jì)數(shù)，如果當(dāng)前數(shù)最左邊位為1，則清零，檢查下一位，如果還是為1，再清零，直到遇到0為止，把這個(gè)0加為1，這就實(shí)現(xiàn)了倒序計(jì)數(shù)。三層循環(huán)的功能是：最里的一層循環(huán)完成相同W的蝶形運(yùn)算，中間的一層循環(huán)完成因子的變化，而最外的一層循環(huán)則是完成M次迭代過(guò)程。三層循環(huán)程序框圖如圖2-7所示：圖2-7 FFT三層循環(huán)程序框圖 基于以上思想，給出用C#編寫FFT的關(guān)鍵代碼，見(jiàn)附錄 。2.4.4 FFT的效果圖如圖2-8與圖2-9為靜音時(shí)刻和播放中的某一時(shí)刻將采樣到的數(shù)據(jù)得到的FFT后的功率譜。靜音中頻譜的值都大約為

23、零，在播放時(shí)刻的頻譜值左右兩邊完全對(duì)稱，符合理論。采樣頻率是20KHz，每?jī)蓚€(gè)柱之間相差的頻率是20K/64312Hz。圖2-8 靜音時(shí)FFT的效果圖圖2-9 有音樂(lè)時(shí)FFT的效果圖3. 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集和傳輸3.1 概述下位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)音樂(lè)信號(hào)的采樣和數(shù)據(jù)的傳輸。對(duì)音樂(lè)的采樣是采用TLC0831這款A(yù)D芯片，每次采樣一次數(shù)據(jù)就通過(guò)串口傳送給上位機(jī)，當(dāng)上位機(jī)接受到了一定的數(shù)據(jù)量之后，會(huì)告訴下位機(jī)不要發(fā)送數(shù)據(jù)了，此時(shí)下位機(jī)不會(huì)再采樣音樂(lè)信號(hào)，等待上位機(jī)分析完數(shù)據(jù)之后，上位機(jī)傳送給下位機(jī)每個(gè)水泵控制子系統(tǒng)的控制信號(hào)，下位機(jī)通過(guò)nRF24l01無(wú)線傳輸給水泵控制子系統(tǒng)，再一次對(duì)音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行采樣。

24、3.2 對(duì)音樂(lè)信號(hào)的采樣與數(shù)據(jù)傳輸 音樂(lè)采樣所用的AD芯片是TLC0831，查閱手冊(cè)可知其工作時(shí)序圖（如圖3-1）和主要特性如下：(1)比例尺工作或用5V 基準(zhǔn)電壓;(2)8 位分辨率;(3)單5V 供電, 信號(hào)輸入范圍0 5V ;(4)控制輸入和輸出與TTL 和MOS 兼容;(5)在輸入頻率(CK 引腳)為250kHz 時(shí),轉(zhuǎn)換時(shí)間約32s ;(6)總非調(diào)整誤差:±1LSB 。圖3-1 TLC0831工作時(shí)序圖由時(shí)序圖可以看出, CS 變?yōu)榈碗娖胶? 經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘即CLK1 的時(shí)間間隔, 使多路復(fù)用器選定的通道穩(wěn)定, D0 便脫離高阻態(tài), 進(jìn)入低電平狀態(tài), 電備工作就緒。第2 個(gè)C

25、 LK 到來(lái), 轉(zhuǎn)換開(kāi)始。轉(zhuǎn)換過(guò)程中, 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)同時(shí)從D0輸出。第2 個(gè)CLK 下降沿后, D0 輸出最高位MSB , 8 個(gè)時(shí)鐘后轉(zhuǎn)換完成(即第9 個(gè)C LK 下降沿后移出LSB), 此后若CS 仍為低, D0 一直保持LS B 值。CS 變高后D0 呈高阻態(tài), 等待下一次轉(zhuǎn)換開(kāi)始。音樂(lè)采集電路如圖3-2所示，先由OPA2227講音頻信號(hào)放大之后，再由TLC0831采樣。52單片機(jī)的P2.0,P2.1,P2.2分別接的TL0831的DO,CS,CLK引腳。圖3-2 音樂(lè)采集電路由以上分析給出音樂(lè)采集的時(shí)序圖，如圖3-3所示圖3-4 音樂(lè)采集時(shí)序圖3.3 下位機(jī)采樣數(shù)據(jù)圖圖3-5與圖3-6為靜

26、音和播放某一時(shí)刻的采樣的數(shù)據(jù)圖，靜音時(shí)刻只有2.5V直流偏置，在播放時(shí)刻產(chǎn)生的音頻信號(hào)使數(shù)據(jù)在0-5V之間變化。圖3-5 靜音時(shí)刻音樂(lè)的采樣圖圖3-6 播放時(shí)刻音樂(lè)的采樣圖4. 基于nRF24L01無(wú)線傳輸子系統(tǒng)4.1 nRF24L01模塊硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了Nordic公司新推出的工作于2.4 GHz頻段的NRF24l01射頻芯片和52單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通信。nRF24L01芯片工作于2.4 GHz全球開(kāi)放頻段,工作速率O2 Mb/s,最大發(fā)射功率0 dBm,外圍元件極少,內(nèi)置硬件CRC校驗(yàn)和多點(diǎn)通信地址控制,集成了頻率合成器,晶體振蕩器和調(diào)制解調(diào)器. 它的主要特點(diǎn)如下:1)低工作

27、電壓: 1.93.6 V低電壓工作;2)高速率: 2Mbps,由于空中傳輸時(shí)間很短,極大地降低了無(wú)線傳輸中的碰撞現(xiàn)象;3)多頻點(diǎn): 125頻點(diǎn),滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要;4)超小型:體積小巧, 5mm ×5mm;5)低功耗:當(dāng)工作在應(yīng)答模式通信時(shí),快速地控制傳輸及啟動(dòng)時(shí)間,極大地降低了電流消耗;6)低應(yīng)用成本: nRF24L01的SPI接口可以利用單片機(jī)的硬件SPI口連接或用單片機(jī)I/O口進(jìn)行模擬,內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口,便于使用低成本單片機(jī).系統(tǒng)硬件主要由nRF24L01 射頻芯片和52單片機(jī)成。因?yàn)?2單片機(jī)沒(méi)有SPI接口，所以需要用I/O口來(lái)模擬SPI接口

28、。nRF24l01與52單片機(jī)的連接電路圖如圖4-1所示。nRF24L01與52單片機(jī)通過(guò)MOSI,MISO和SCK組成的SPI接口連接. 單片機(jī)接11.0592MHz的低頻晶振工作, nRF24L01 的工作頻率為16MHz,由低速的單片機(jī)控制高速收發(fā)的射頻芯片正是本系統(tǒng)的特點(diǎn).系統(tǒng)由低壓3.3 V供電. 系統(tǒng)處于發(fā)射模式時(shí),耗電約為3.5 mA,啟動(dòng)發(fā)射時(shí)約為13mA,接收模式時(shí)耗電約為2lmA. 由于系統(tǒng)上電時(shí),單片機(jī)通過(guò)SPI,對(duì)nRF24L01進(jìn)行狀態(tài)配置。若處于發(fā)射模式單片機(jī)就把數(shù)據(jù)通過(guò)輸入到nRF24L01，當(dāng)CE信從1變?yōu)?時(shí), nRF24L01就把從單片機(jī)收到的數(shù)據(jù)以2Mbi

29、t/ s的速率發(fā)射出去；系統(tǒng)設(shè)為接收模式，nRF24L01就一直在監(jiān)測(cè)天線上的信號(hào)；若有同頻的信號(hào)，就收下并打開(kāi)信息包讀取地址,地址與自己的相同就取出信息包里的有用數(shù)據(jù),并使IRQ信號(hào)為低電平通知單片機(jī)來(lái)取走。圖4-1 nRF24l01與單片機(jī)連接電路圖4.2 nRF24L01模塊軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，各個(gè)子模塊接受到的數(shù)據(jù)都由下位機(jī)發(fā)送，子模塊根據(jù)得到的數(shù)據(jù)去控制相應(yīng)水泵的輸入電壓，而且nRF24l01有硬件CRC校驗(yàn)，所以數(shù)據(jù)傳輸方向使用單向傳輸就可以滿足要求，子模塊無(wú)需發(fā)送數(shù)據(jù)給下位機(jī)。即上位機(jī)對(duì)nRF24l01的操作只有初始化和發(fā)送數(shù)據(jù)，子模塊對(duì)nRF24l01的操作有初始化的接受

30、數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)中采用ShockBurstTMMode完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收. 下面具體介紹發(fā)送和接收的軟件編程。nRF24l01發(fā)送模式的過(guò)程為:1)配置寄存器位PRIM_RX為低；2)當(dāng)MCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí),接收節(jié)點(diǎn)地址和有效數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口寫入nRF24L01。 當(dāng)CSN為低時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)被不斷地寫入；3)設(shè)置CE為高,啟動(dòng)發(fā)射. CE高電平持續(xù)時(shí)間最小為10s；4)啟動(dòng)內(nèi)部16 MHz時(shí)鐘,MCU設(shè)置發(fā)送速度為1Mbps,無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)；5)若啟動(dòng)了自動(dòng)應(yīng)答模式, nRF24L01 立即進(jìn)入接收模式；6)如果CE置低,則系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式。根據(jù)以上思路，給出下位機(jī)的相關(guān)程序：初始化：SPI_Wri

31、te_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); / 寫本地地址SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); / 寫接收端地址,P0SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P1, RX_ADDRESS_P1, RX_ADR_WIDTH); / 寫接收端地址,P1SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P2, RX_ADDRESS_P2, RX_ADR_WIDTH); / 寫接收端地址,P2SPI_

32、Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P3, RX_ADDRESS_P3, RX_ADR_WIDTH); / 寫接收端地址,P3SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P4, RX_ADDRESS_P4, RX_ADR_WIDTH); / 寫接收端地址,P4SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P5, RX_ADDRESS_P5, RX_ADR_WIDTH); / 寫接收端地址,P5/SPI_RW_Reg(WRITE_REG +SETUP_RETR , 0x1f); /不自動(dòng)重發(fā)SPI_RW_Reg(WRITE_R

33、EG + EN_AA, 0x3f); / 頻道0,1,2,3,4,5自動(dòng)ACK應(yīng)答允許SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x3f); / 允許接收地址只有頻道0,1,2,3,4,5， SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 0); / 設(shè)置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH); /設(shè)置通道0接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本次設(shè)置為3字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P1, RX_PLOAD_WIDTH); /設(shè)置通道1接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本

34、次設(shè)置為3字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P2, RX_PLOAD_WIDTH); /設(shè)置通道2接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本次設(shè)置為3字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P3, RX_PLOAD_WIDTH); /設(shè)置通道3接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本次設(shè)置為3字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P4, RX_PLOAD_WIDTH); /設(shè)置通道4接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本次設(shè)置為3字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P5, RX_PLOAD_WIDTH); /設(shè)置通道5接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本次設(shè)置為3字節(jié)SPI_RW_Re

35、g(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); /設(shè)置發(fā)射速率為1MHZ，發(fā)射功率為最大值0dB發(fā)射數(shù)據(jù)：CE=0;/StandBy I模式SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 30); / 設(shè)置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致 SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P3, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); / 裝載接收端地址SPI_Write_Buf(WR_TX_PLOAD, tx_buf, TX_PLOAD_WIDTH); / 裝載數(shù)據(jù)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x

36、0e); / IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主發(fā)送CE=1; /置高CE，激發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)送inerDelay_us(20);nRF24l01接收模式和發(fā)送模式的設(shè)置過(guò)程大概相同,具體過(guò)程為：1)配置寄存器位: PRIM_RX為高；2)打開(kāi)所使用的接收數(shù)據(jù)通道,自動(dòng)應(yīng)答功能,有效數(shù)據(jù)寬度由設(shè)置；3)設(shè)置CE為高啟動(dòng)接收模式;4) 130s后nRF24L01開(kāi)始檢測(cè)空中信息;5)接收到有效的書包后,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RX_FIFO中,同時(shí)RX_DR位置高；6)如果啟動(dòng)自動(dòng)應(yīng)答功能,則發(fā)送應(yīng)答信號(hào)；7)MCU設(shè)置CE腳為低，進(jìn)入待機(jī)模式。根據(jù)以上思路給出子模塊的nRF24l01相關(guān)的程序：初始化：各個(gè)子

37、模塊的對(duì)nRF24l01的初始化和下位機(jī)的初始化大致相同，只需要給在最后加上一段函數(shù)把nRF24l01設(shè)置為接受模式：CE=0;SPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x07); / IRQ收發(fā)完成中斷響應(yīng)，16位CRC，主接收CE = 1; inerDelay_us(130);接受數(shù)據(jù)：當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生中斷，且相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志位會(huì)置位，所以在相應(yīng)的中斷函數(shù)里面加上以下程序。unsigned char revale=0;sta=SPI_Read(STATUS);/ 讀取狀態(tài)寄存其來(lái)判斷數(shù)據(jù)接收狀況if(RX_DR)/ 判斷是否接收到數(shù)據(jù) CE = 0; /SPI使

38、能SPI_Read_Buf(RD_RX_PLOAD,rx_buf,TX_PLOAD_WIDTH);/ read receive payload from RX_FIFO bufferrevale =1;/讀取數(shù)據(jù)完成標(biāo)志SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta); /接收到數(shù)據(jù)后RX_DR,TX_DS,MAX_PT都置高為1，通過(guò)寫1來(lái)清楚中斷標(biāo)志return revale;5. 水泵控制系統(tǒng)5.1 水泵的選定方案一：采用變頻器控制交流潛水泵，調(diào)速方便、容易，只要控制口電流范圍為4到20毫安就可以，精度高，缺點(diǎn)為價(jià)格偏貴。方案二：采用直流潛水泵，這樣會(huì)增加電路的電路復(fù)雜性

39、，控制經(jīng)度偏低，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格偏低。本系統(tǒng)是小型系統(tǒng)，成本問(wèn)題必須考慮，控制精度要求不是很高。根據(jù)上述說(shuō)明，選擇方案二。5.2 水泵控制原理圖的設(shè)計(jì)直流水泵的揚(yáng)程取決于輸入電壓的大小，所以可以改變潛水泵輸入電壓的大小來(lái)改變水柱的高度。在本設(shè)計(jì)中采用的直流母線是12V。采用BUCK電路來(lái)實(shí)現(xiàn)DC/DC電壓變換。其原理圖如5-1所示：圖5-1 BUCK電路BUCK電路在電流連續(xù)模式下的工作原理，其中D為驅(qū)動(dòng)脈沖占空比，T為驅(qū)動(dòng)脈沖周期：當(dāng)t0,DT時(shí)，控制信號(hào)使J1導(dǎo)通，D4截止，向L1充磁，向電容充電。Vin=U(t)+Vout(t) (5-1)當(dāng)tDT,T時(shí)，J1截止，D4續(xù)流，輸出電壓靠L1與電

40、容放電維持。0= -U(t)+Vout(t) (5-2)根據(jù)(1),(2)電感伏秒平衡可知：= (5-3)得：Vout=DVin (5-4)由(5-4)可知只需要改變占空比D就可以控制直流水泵兩端的電壓，從而改變水泵揚(yáng)程的大小。TL494是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開(kāi)關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中使用TL494來(lái)產(chǎn)生DC/DC的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如5-2圖所示：圖5-2 TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖TL494內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可以通過(guò)5腳和6腳外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。公式為：f=1.1

41、/(Rt*Ct)。輸出脈沖的寬度是通過(guò)電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受或非門控制，僅當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)才工作，亦即鋸齒波電壓大于控制信號(hào)期間工作。因此，當(dāng)控制信號(hào)增大時(shí)，輸出的脈沖寬度將減小。PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)原理如圖5-3所示；TL494的2腳接單片機(jī)DA轉(zhuǎn)換得到的基準(zhǔn)電壓。1腳接DC/DC輸出電壓，10腳產(chǎn)生PWM信號(hào)。這樣只用改變單片機(jī)DA出來(lái)的信號(hào)，機(jī)可以改變占空比D，從而控制水泵的揚(yáng)程。5-3 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)原理圖5.3 水泵控制系統(tǒng)的實(shí)物圖實(shí)物圖如5-4所示，我只做了三個(gè)水泵控制，控制水泵1,2,4通道。輸入的電源由太陽(yáng)

42、能控制系統(tǒng)供給，輸出接直流水泵。5-4 水泵控制子系統(tǒng)實(shí)物6. 功放6.1 功放電路設(shè)計(jì)在音樂(lè)噴泉中，音樂(lè)是少不了的，所以一個(gè)好的功放能給人的很好的享受。在本系統(tǒng)中，我采用的功放是NE5532+LM1785的組合，NE5532作為前級(jí)，LM1875作為后級(jí)驅(qū)動(dòng)。NE5532是高性能低噪聲雙運(yùn)算放大器（雙運(yùn)放）集成電路。與很多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放相似，但它具有更好的噪聲性能，優(yōu)良的輸出驅(qū)動(dòng)能力及相當(dāng)高的小信號(hào)帶寬，電源電壓范圍大等特點(diǎn)。因此很適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備、儀器、控制電路及電話通道放大器。用作音頻放大時(shí)音色溫暖，保真度高，在上世紀(jì)九十年代初的音響界被發(fā)燒友們譽(yù)為“運(yùn)放之皇”，至今仍是很多音響

43、發(fā)燒友手中必備的運(yùn)放之一。而LM1875是一款功率放大集成塊！ 是美國(guó)國(guó)半公司研發(fā)的一款功放集成塊！ 它在使用中外圍電路少 而且有完善的過(guò)載保護(hù)功能！ 它為五針腳形狀！ 一針腳為信號(hào)正極輸入 二針腳為信號(hào)負(fù)極輸入三針腳接地 五針腳電源正極輸入 四針腳為信號(hào)輸出 。LM1875采用TO-220封裝結(jié)構(gòu)，形如一只中功率管，體積小巧，外圍電路簡(jiǎn)單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過(guò)載過(guò)熱及感性負(fù)載反向電勢(shì)安全工作保護(hù)。立體聲有左右兩個(gè)通道且左右兩個(gè)通道的的電路完全相同，下面給出左聲道的功放電路圖如圖6-1所示。圖6-1 左聲道功放電路圖6.2 喇叭保護(hù)板電路設(shè)計(jì)在我們開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)的時(shí)候功放會(huì)產(chǎn)生尖峰

44、，所以在早期的功放里面會(huì)聽(tīng)到“啪”的一聲，這樣會(huì)對(duì)喇叭產(chǎn)生損壞。所以在一個(gè)功放里面喇叭保護(hù)板能很好的避免尖峰脈沖，提高喇叭的使用壽命。UPC1237是一款經(jīng)典的喇叭保護(hù)IC，具有很寬的工作電壓范圍（2560V），具備開(kāi)機(jī)延遲、功放輸出端直流漂移檢測(cè)、即時(shí)關(guān)機(jī)功能。圖6-2中，7腳為延時(shí)檢測(cè)，延時(shí)后6腳控制常開(kāi)繼電器閉合，喇叭開(kāi)始工作，避免了開(kāi)機(jī)沖擊； 2腳為功放輸出中點(diǎn)直流漂移檢測(cè)接兩個(gè)電阻后接功放左右聲道輸出，當(dāng)檢測(cè)到有直流輸出時(shí)（一般為零點(diǎn)幾伏），切斷繼電器，保護(hù)喇叭；4腳為關(guān)機(jī)檢測(cè)，因?yàn)?腳是從功放變壓器取電，且濾波電容較小，當(dāng)關(guān)閉功放電源時(shí)，馬上能檢測(cè)到電壓跌落，繼而切斷繼電器，此時(shí)功

45、放因?yàn)橛写笕萘繛V波電容存在不會(huì)馬上停止工作，而喇叭已被切斷，從而避免了關(guān)機(jī)沖擊。圖6-2 喇叭保護(hù)板6.3 功放PCB 下面給出完整的功放PCB板圖，如圖6-3所示。圖6-3 功放PCB7. 太陽(yáng)能子系統(tǒng)7.1 太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽(yáng)能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)原理工作的太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)。在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。太陽(yáng)能電池的等效電路模型（如圖7-1所示）能夠幫助我們深入了解這種器件的工作原理。理

46、想PV電池的模型可以表示為一個(gè)感光電流源并聯(lián)一個(gè)二極管。光源中的光子被太陽(yáng)能電池材料吸收。如果光子的能量高于電池材料的能帶，那么電子就被激發(fā)到導(dǎo)帶中。如果將一個(gè)外部負(fù)載連接到PV電池的輸出端，那么就會(huì)產(chǎn)生電流。圖7-1 電池的等效電路模型圖7-1由一個(gè)串聯(lián)電阻（RS）和一個(gè)分流電阻（rsh）和一個(gè)光驅(qū)電流源構(gòu)成的光伏電池等效電路。由于電池襯底材料及其金屬導(dǎo)線和接觸點(diǎn)中存在材料缺陷和歐姆損耗，PV電池模型必須分別用串聯(lián)電阻（RS）和分流電阻（rsh）表示這些損耗。串聯(lián)電阻是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗拗屏薖V電池的最大可用功率（PMAX）和短路電流（ISC）。PV電池的串聯(lián)電阻（rs）與電池上的金屬觸

47、點(diǎn)電阻、電池前表面的歐姆損耗、雜質(zhì)濃度和結(jié)深有關(guān)。在理想情況下，串聯(lián)電阻應(yīng)該為零。分流電阻表示由于沿電池邊緣的表面漏流或晶格缺陷造成的損耗。在理想情況下，分流電阻應(yīng)該為無(wú)窮大。7.2 太陽(yáng)能控制器太陽(yáng)能控制器全稱為太陽(yáng)能充放電控制器，是用于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽(yáng)能電池方陣對(duì)蓄電池充電以及蓄電池給太陽(yáng)能逆變器負(fù)載供電的自動(dòng)控制設(shè)備。圖7-2 為小功率太陽(yáng)能控制器電路結(jié)構(gòu)圖, 蓄電池和太陽(yáng)能電池陣列直接禍合, 當(dāng)白天有陽(yáng)光時(shí), 太陽(yáng)能電池陣列向蓄電池充電, 當(dāng)夜晚或陰天陽(yáng)光不足時(shí), 蓄電池放電, 保證負(fù)載不停電。圖7-2 太陽(yáng)能控制器電路結(jié)構(gòu)圖在本系統(tǒng)中采用的太陽(yáng)能控制器如圖7-3所示：圖

48、7-3 本系統(tǒng)使用的太陽(yáng)能控制器安裝使用說(shuō)明：1.導(dǎo)線的準(zhǔn)備：使用與電流想匹配的導(dǎo)線，計(jì)劃好長(zhǎng)度，將接控制器一側(cè)的接線頭剝?nèi)?mm的絕緣，盡可能減少接線的長(zhǎng)度。已減少電的損耗。2.連接蓄電池：注意“+”，“-”極不要接反。如果正確接線，蓄電池指示燈會(huì)亮，否則需要檢查線路是否正確。3.連接太陽(yáng)能板：注意“+”，“-”極不要接反。如果有陽(yáng)光，太陽(yáng)能板指示燈會(huì)亮，否則檢查線路是否正確。4.連接負(fù)載：注意“+”，“-”極不要接反。電流不能超過(guò)控制器的額定電流。結(jié) 論本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)是旅游景點(diǎn)內(nèi)用的小型音樂(lè)噴泉，充分體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)型和實(shí)用性的原則，并且噴泉的安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，能夠滿足用戶的

49、需求。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用52單片機(jī)與上位機(jī)相結(jié)合來(lái)控制水泵，結(jié)合了52單片機(jī)控制簡(jiǎn)單和上位機(jī)信號(hào)處理的優(yōu)越能力的特點(diǎn)。并給出了小型太陽(yáng)音樂(lè)噴泉的實(shí)物模型。本系統(tǒng)是對(duì)音樂(lè)的頻域信號(hào)分析后給出的水泵控制信號(hào)，所以此系統(tǒng)能很好的適應(yīng)不同的音樂(lè)。不足之處在于： 本次設(shè)計(jì)中只是給出了太陽(yáng)能系統(tǒng)的小型實(shí)物模型。對(duì)噴泉的控制方式單一，只對(duì)水泵的水柱高度進(jìn)行了控制，例如燈光，角度，形狀沒(méi)有進(jìn)行控制。而且沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)的防水，水泵的整體布局等其他方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)1 肖揚(yáng), 肖晨帆. VS2012 下的Ribbon 界面開(kāi)發(fā)J. 計(jì)算機(jī)安全與維護(hù). 20132 陸瑤, 景鑫. 基于C# 環(huán)境的單片機(jī)( 89C5

50、1) 與PC 的串行通信J.信息技術(shù).2009.3 劉榮, 圈圈教你玩USB,北京航空航天大學(xué)出版社M. 20094 陳麗娟, 常丹華. 基于nRF2401的無(wú)線數(shù)據(jù)通信 J . 電子器件, 2006, 1: 2482250.5 魏立誠(chéng), 朱桂林. 基于 DirectShow 的視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 計(jì)算機(jī)工程,2006.6 張長(zhǎng)森, 數(shù)字信號(hào)處理M, 中國(guó)電力出版社, 20077 李健, 許祖, 武王大晶. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器T LC0831 的應(yīng)用J.電測(cè)和儀表.8 張占松, 蔡宣三. 開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)M. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2004.9 吳春華, 光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變技術(shù)研究D,

51、 上海大學(xué)博士學(xué)士論文. 2008.10 張艷紅, 新型太陽(yáng)能控制器的研制J, ENERGY CONSERVATION,2006致 謝我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了老師們和同學(xué)們的大力幫助。特別要感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)，在將近三個(gè)月的設(shè)計(jì)中，從最初的選題、方案擬定及方案確定，到具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，所遇到的問(wèn)題和困難，如何解決這些問(wèn)題及困難，以及最后的設(shè)計(jì)審查，老師都給以了細(xì)心的指導(dǎo)和糾正，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才順利的圓滿的完成。此外，還要感謝自動(dòng)化學(xué)院的全體老師，是他們給我打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)做出了良好的鋪墊，也為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了不少的意見(jiàn)和建議，在此表示衷心的感謝。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)

52、會(huì)了如何綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，如何查閱相關(guān)資料，并從中提取有用信息來(lái)幫助我完成設(shè)計(jì)。使我深深地感到：作為一個(gè)設(shè)計(jì)者，如何進(jìn)行一個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，并對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程如何進(jìn)行優(yōu)化選擇有了初步的認(rèn)識(shí)，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我所獲得的這些知識(shí)都是長(zhǎng)春工程學(xué)院對(duì)我辛勤培養(yǎng)的結(jié)果。因此，我要感謝母校的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)及老師們，謝謝你們四年來(lái)對(duì)我的教育和引導(dǎo)。由于本人水平有限、經(jīng)驗(yàn)不足、時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中難免存在不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。附錄 附錄 FFT變換代碼public void ToFFT() /* following code invert sequence */for (int i=0;i&

53、lt;samplesNumber;i+ )/*x0=x1=x2=x3=x4=x5=x6=0;x0=i&0x01; x1=(i/2)&0x01; x2=(i/4)&0x01; x3=(i/8)&0x01;x4=(i/16)&0x01; x5=(i/32)&0x01; x6=(i/64)&0x01;xx=x0*64+x1*32+x2*16+x3*8+x4*4+x5*2+x6;dataIxx=dataRi;*/ int xx=0; int x = new intn;for(int j=0;j<N;j+)xj=0;for(int j=0;j

54、<N;j+)xj=(i>>j)&0x01;for(int j=0;j<N;j+)xx+=xj*(samplesNumber>>1>>j);dataIxx=dataRi;for ( int i=0;i<samplesNumber;i+ )dataRi=dataIi; dataIi=0; /* following code FFT */for (int L=1;L<=N;L+ ) /* for(1) */ int b =1; int i;b=1; i=L-1;while ( i>0 ) b=b*2; i-; /* b= 2(L-1) */for (int j=0;j<=b-1;j+ ) /* for (2) */ int p; p=1; i=n-L;while ( i&g